低噪声放大器的设计与应用概要
实验5低噪声放大器的设计制作与调试
3.3 SP模型仿真设计—构建原理电
路
建立新的工程文件， 命名为spmod_LNA 在左侧选择S参数仿真 工具栏 如图所示
3.3 SP模型仿真设计—构建原理电
路
在库中选出晶体管 ，放置 在原理图窗口 点击 ，放置Term1，Term2两个端口 点击 ，设置接地 点击 ，放置输入阻抗测试控件 点击 ，放置S参数扫描控件 修改S参数扫描控件的设置为需要值 连接电路如下页图所示
3.2晶体管S参数扫描-sp模型
列表显示如图所示。 选中列表后，工具 栏 被激 活，可翻页查看所 有的数据。
3.2晶体管S参数扫描-sp模型
加入噪声系数的仿真： 回到Design窗口，双 击 控件， 在Noise栏中，选中 然后仿真， 进入数据输出窗口。
3.2晶体管S参数扫描-sp模型
计
选择 工具栏 如：采用单分支线 的匹配。点击 ， 放置在原理图中 其中各参数的含义 请参阅帮助文档。
3.3 SP模型仿真设计—输入匹配设
计
下面使用ADS的综合 工具，综合出匹配网 络。 双击 进行参数 编辑，频率设置为 2GHz，Zin设置为需 要匹配的目标值50， Zload设为前面仿真得 到的晶体管的输入阻 抗。
3.2晶体管S参数扫描-sp模型
然后新的Design文件生成，窗口如下
3.2晶体管S参数扫描-sp模型
同3.1节对应 操作，加入sp 模型的晶体管， 并连接电路如 图。地的设置 按上面的 键即可调入。 图中的Term 也是在仿真中 要经常用到的 组件，用以表 示连接特征阻 抗的端口。
3.2晶体管S参数扫描-sp模型
低噪声放大器的设计
低噪声放大器的设计参数：低噪声放大器的中心频率选为2.4GHz，通带为8MHz通带内增益达到11.5dB，波纹小于0.7dB通带内的噪声系数小于3通带内绝对稳定通带内输入驻波比小于1.5通带内的输出驻波比小于2系统特性阻抗为50欧姆微带线基板的厚度为0.8mm，基板的相对介电常数为4.3 步骤：1.打开工程，命名为dzsamplifier。
2.新建设计，命名为dzsamplifier。
设置框如下：点击OK后，如下图。
模板为BJT_curve_traver，带有这个模板的原理图可以自动完成晶体管工作点扫描工作。
3.在ADS元件库中选取晶体管。
单击原理图工具栏中的，打开元件库，然后单击，在搜索“32011”。
其中sp开头的原件是S参数模型，可以用来作S参数仿真，但这种模型不能用来做直流工作点扫描。
以pb开头的原件是封装原件，可以做直流工作点扫描，此处选择pb开头的。
4.按照下图进行连接5.将参数扫描控制器中的【Start】项修改为Start=0.6.点击进行仿真，仿真结束后，数据显示窗自动弹出。
如下图：7.晶体管S参数扫描。
（1）重新新建一个新的原理图S_Params，进行S参数扫描。
如下图：点击OK后，出现：（2）在ADS元件库中选取晶体管。
单击原理图工具栏中的，打开元件库，然后单击，在搜索“32011”。
此处选择sp 开头的。
（3）以如图的形式连接。
（4）双击S参数仿真空间SP，将仿真控件修改如下。
（5）点击仿真按钮，进行仿真。
数据如下图所示：（6）双击S参数的仿真控件，选中其中的【Calculate Noise】，如图执行后：注意：晶体管参数指标如下：1.晶体管sp_hp_AT32011_5_1995105的频率范围为0.1GHz-5.1GHz，满足技术指标。
2.通带内噪声系数满足技术指标。
3.通带内增益不满足技术指标。
4.通带内输入驻波比不满足技术指标。
5.通带内输出驻波比不满足技术指标。
结论如下：1.频率范围和噪声系数满足技术指标，可以选取该晶体管。
低噪声放大器设计
低噪声放大器设计随着电子技术的不断发展，低噪声放大器（Low Noise Amplifier，简称LNA）在无线通信和微波领域的重要性不断提升。
低噪声放大器的主要作用是在前置放大器中放大微弱信号，同时将噪声压制到最小，以保证整个系统的性能。
低噪声放大器的噪声系数是衡量其性能的重要指标，通常用dB比值或者分贝数来表示，简称Nf。
低噪声放大器的设计要确保Nf足够低，才能在微弱信号中产生足够的增益且不引入过多的噪声。
因此，低噪声放大器的设计非常重要。
一、低噪声放大器设计的挑战在设计低噪声放大器时，需要面临几个挑战。
第一，如何处理噪声。
在放大器中，噪声来自于电阻、晶体管的温度、元器件的起伏等因素，噪声在传输信号时会被放大。
因此，设计低噪声放大器需要充分考虑噪声的来源，并采取合适的抑制措施，以保证系统的高效运作。
第二，如何改善热噪声。
热噪声是低噪声放大器中一个常见的问题，是由器件本身热引起的噪声。
为了减小热噪声，需要减小器件的温度，采用低噪声晶体管等高品质元器件来代替常规器件，并减小元器件之间的串扰。
第三，如何平衡增益和噪声。
低噪声放大器需要在增益和噪声之间进行权衡，在增益和噪声之间找到平衡点。
增加放大器的增益会对噪声产生影响，因此需要采用低失真、高效率的放大器设计来保证放大器的性能。
二、低噪声放大器的设计要点低噪声放大器的设计要点主要包括器件选择、电路结构、滤波器和匹配等。
器件选择是设计低噪声放大器时非常关键的一个方面，选择适当的低噪声、低电荷、高频率的晶体管材料，能提高系统的性能，也能减小噪声系数。
电路结构是设计低噪声放大器时的另外一个重要方面。
直接耦合放大器和共源放大器是常见的电路结构，其中直接耦合放大器简单、稳定，但增益和噪声系数会受到限制。
而共源放大器的增益和噪声系数的选择范围更大，但也更过程更为复杂。
此外，混频器的阻抗匹配和反馈网络设计也是设计低噪声放大器的重要方面。
滤波器也是设计低噪声放大器时需要重点考虑的方面之一。
微波低噪声放大器的原理与设计实验报告
微波低噪声放大器的原理与设计实验报告一、实验的那些小前奏。
家人们！今天咱来唠唠这个微波低噪声放大器的原理与设计实验。
一开始听到这个名字的时候，我就感觉它好高大上啊，就像那种在科学云端漫步的东西。
不过呢，当真正开始接触这个实验，就发现它其实也像个调皮的小怪兽，有点难搞，但又特别有趣。
二、啥是微波低噪声放大器呀。
那咱得先搞明白这个微波低噪声放大器是个啥玩意儿。
简单来说呢，它就像是一个超级贴心的小助手，在微波信号处理这个大舞台上发挥着重要的作用。
在我们周围，到处都有微波信号，就像空气中的小精灵一样。
但是呢，这些信号往往会夹杂着噪声，就像小精灵里面混进了一些捣蛋鬼。
这个微波低噪声放大器呢，它的本事就是在放大这些微波信号的同时，尽可能地把那些捣蛋的噪声给压制住，让我们能得到比较纯净又被放大了的信号。
想象一下，如果把微波信号比作是一场音乐会的演奏声，噪声就是那些在台下叽叽喳喳的杂音。
这个放大器就像是一个超棒的音乐厅管理员，它把演奏声放大，让每个角落都能听到美妙的音乐，同时把那些杂音都给屏蔽掉，让大家可以享受纯粹的音乐盛宴。
三、实验原理的探索之旅。
那这个放大器为啥能做到这样神奇的事情呢？这就涉及到它的原理啦。
它的内部就像是一个精心设计的小迷宫，里面有着各种各样的电子元件，像晶体管之类的。
这些元件就像是小迷宫里的小关卡，微波信号和噪声在里面穿梭的时候，就会受到不同的对待。
对于微波信号来说，这个小迷宫就像是为它量身定制的绿色通道。
通过巧妙地设置晶体管的工作状态，还有电路的一些参数，就可以让微波信号顺利地通过这些关卡，并且在通过的过程中被放大。
就好像小信号是一个小探险家，在这个友好的迷宫里越走越强壮，不断地成长变大。
而对于噪声呢，这个迷宫可就没那么友好啦。
因为噪声的一些特性和微波信号是不一样的，所以在经过那些关卡的时候，就会受到各种阻碍和削减。
比如说，通过合理地选择晶体管的类型和电路的结构，可以让噪声在某些地方就被消耗掉，就像小捣蛋鬼在迷宫里不断地碰壁，最后被削弱得没什么力气了。
低噪声放大器设计与优化
效率优化技术
功耗优化
根据低噪声放大器的性能需求，合理选择工作电 压和工作电流，降低功耗，提高能源利用效率。
偏置电路优化
设计高效稳定的偏置电路，为低噪声放大器提供 稳定的静态工作点，减小失真和功耗。
拓扑结构优化
采用合适的电路拓扑结构，如共栅、共源等结构 ，提高低噪声放大器的效率。
可靠性优化技术
元器件筛选与降额设计
噪声抑制的需求
在复杂电磁环境中，低噪声放大器的 性能直接关系到接收信号的质量，因 此对低噪声放大器的设计和优化具有 重要意义。
研究目的和意义
提高接收灵敏度
促进技术创新
通过对低噪声放大器的优化设计，可 以显著提高接收机的灵敏度，从而扩 大通信系统的覆盖范围和传输速率。
对低噪声放大器的研究有助于推动相 关领域的技术创新和进步，促进无线 通信技术的持续发展。
低噪声放大器设计与优 化
作者：XXX
20XX-XX-XX
CONTENTS 目录
• 引言 • 低噪声放大器的基本原理 • 低噪声放大器的设计方法 • 低噪声放大器的优化技术 • 实验与测试 • 结论与展望
CHAPTER 01
引言
背景介绍
无线通信系统的发展
随着无线通信技术的快速发展，低噪 声放大器在接收机前端扮演着至关重 要的作用，对整个通信系统的性能产 生重要影响。
放大器的性能指标包括增益、 带宽、噪声系数、线性范围等 。
低噪声放大器的特性
低噪声放大器是一种特殊的放大器，其噪声系数较低，能够提供更好的信号质量。
低噪声放大器通常用于接收机前端，以减小接收信号中的噪声干扰，提高信号的信 噪比。
低噪声放大器的增益较高，能够提供足够的信号幅度，同时保持较低的噪声系数。
低噪声放大器的设计原则与方法
低噪声放大器的设计原则与方法
康冠光电放大器的指标有高性能的泵浦激光器，高增益掺饵光纤以及独特的控制保护电路。
实现了低噪声、高稳定性输出。
设计的方法有两种:
(1)先按普通放大器设计，即只考虑增益，带宽，输入阻抗等指标。
然后在设计过程中校核噪声是否符合指标，若不符合，则修改某些参数重新计算，直到符合噪声指标，同时也满足其他指标为止。
这种方法只适用于对噪声要求不高的场合。
(2)与上一种方法相反，首先考虑的是噪声特性并满足其要求，然
后再考虑增益，带宽，和阻抗，满足了噪声指标不一定能满足增益，带宽和阻抗的要求，这时可以采用不同的组态，或加快反馈，或增减放大器的级数进行调节，使之符合要求。
为了获得足够的增益，一般采用多级放大器，但级数多了会使得通频带变窄，这可以用负反馈，或组合电路来加宽通频带，负反馈还可以稳定电路增益，改变输出，输出阻抗以及减少失真，但要注意，引入反馈后，会引入新的噪声源，可能是放大器的噪声性能变坏。
可以按一定的原则引入负反馈，使新引入的噪声减到最小。
以致可以忽略不计。
经过上诉改造后。
再回头检验一下噪声，这样，经过几次反复就能得到满意的结果。
这种方法比较常用。
低噪音放大器设计与应用研究
低噪音放大器设计与应用研究近年来，低噪音放大器的设计和应用已经成为了电子技术领域研究的热点之一。
因为低噪音放大器在很多领域都有着广泛的应用，尤其是在射频信号处理方面，因为如果信号级别太小，就很容易被噪声干扰，导致信号质量下降，所以在传输和接收信号的过程中，如果能够使用低噪音放大器来增强信号就可以避免这种情况的发生。
本文将会介绍低噪音放大器的一些基本原理和应用，以及设计低噪音放大器的过程和一些技术要点。
一、低噪音放大器的基本原理低噪音放大器的基本原理就是减小放大器内部产生的噪声，使得增益大、噪声小，能够保持信号的高质量。
在低噪音放大器中，有许多因素会对噪声产生影响，比如放大器本身的结构、元器件的参数和质量、电路布局等等。
通常，人们会使用低噪音场效应管（LNA）作为放大器的关键组件，因为LNA的噪声系数非常低，可以用来增强信号，同时尽量减小噪声的影响。
二、低噪音场效应管的选择低噪音场效应管在低噪音放大器中的作用非常重要，因为它能够提供很高的增益和很低的噪声系数，所以对于低噪音场合的信号放大必不可少。
选择合适的低噪音场效应管并能够正确定位其工作点可以有效降低噪声，因此，设计者需要根据具体应用场景来选择不同类型的低噪音场效应管。
这里值得注意的是，不同型号的低噪音场效应管的带宽、噪声系数、功耗等性能参数都是不同的，因此，在选择时还需要根据具体的应用需求进行理性比较和选择。
三、低噪音放大器的设计低噪音放大器的设计需要考虑很多因素，比如电路布局、材料选择、元器件参数等等。
在设计过程中，需要对整个放大器电路进行综合考虑，并考虑到信号输入和输出的匹配问题。
此外，在设计过程中，还需要合理调整放大器的增益和带宽，以满足不同的应用需求。
一个好的低噪音放大器设计应该能够同时考虑到增益、带宽和噪声系数等多个指标，并在不同指标之间找到最佳平衡点。
最后，低噪音放大器的应用非常广泛，不仅可以用于射频信号处理，还可以用于包括医疗、通信、军事、航空、物联网等领域。
《低噪声放大器设计》课件
低噪声放大器（LNA）是一种专门设计的电子器件，主要用于接收微弱信号并 进行放大。在无线通信、雷达、电子战等领域中，低噪声放大器被广泛应用于 提高信号的信噪比，从而提高接收系统的灵敏度和性能。
低噪声放大器的性能指标
总结词
低噪声放大器的性能指标主要包括增益、噪声系数、线性度等。
详细描述
增益是低噪声放大器的重要指标，表示放大器对输入信号的放大倍数。噪声系数是衡量低噪声放大器性能的重要 参数，表示信号在放大过程中引入的噪声量。线性度则表示放大器在放大信号时保持信号不失真的能力。
采取电磁屏蔽、滤波等措施， 减小外部噪声对放大器性能的 影响。
降低闪烁噪声
采用适当的偏置条件和频率补 偿，降低闪烁噪声的影响。
03
CATALOGUE
低噪声放大器的电路设计
晶体管的选择
总结词
晶体管的选择是低噪声放大器设计的关 键，需要考虑其噪声性能、增益、稳定 性等参数。
VS
详细描述
在选择晶体管时，需要考虑其噪声性能， 通常选用低噪声晶体管以减小放大器的噪 声。同时，需要考虑晶体管的增益，以保 证放大器能够提供足够的增益。此外，稳 定性也是需要考虑的一个重要参数，以确 保放大器在工作时不会发生振荡或失真。
匹配网络的设计
总结词
匹配网络的设计对于低噪声放大器的性能至 关重要，其主要作用是减小信号反射和减小 噪声。
详细描述
匹配网络是低噪声放大器中不可或缺的一部 分，其主要作用是减小信号反射和减小噪声 。设计时需要考虑阻抗匹配和噪声匹配，以 使信号尽可能少地反射回源端，同时减小放 大器的噪声。常用的匹配网络有LC匹配网络 、微带线匹配网络等。
《低噪声放大器设 计》ppt课件
目 录
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AL C 11 4
U9B 5
7 6
LM 2 24
V R2 5K
R 22 1K
R 23 10 K R 24
13 K
C 29
0. 1u
C 28 0. 1u R 21
10 0K 1
U9A LM 2 24
R 20 10 K R 19
2
1K
3
V R1
C 27 5K
10 0P
V CC
低噪声放大器的应用
低噪声放大器是现代无线通信、雷达、电子 对抗系统等应用中一个非常重要的部分，常用于 接收系统的前端，在放大信号的同时抑制噪声干 扰，提高系统灵敏度。
如果在接收系统的前端连接高性能的低噪声 放大器，在低噪声放大器增益足够大的情况下， 就能抑制后级电路的噪声，则整个接收机系统的 噪声系数将主要取决于放大器的噪声。如果低噪 声放大器的噪声系数降低，接收机系统的噪声系 数也会变小，信噪比得到改善，灵敏度大大提高 。由此可见低噪声放大器的性能制约了整个接收 系统的性能，对于整个接收系统技术水平的提高 ，也起了决定性的作用。
0 .4 5 x 2 x 4 T 0 .4 5 x 2 x 4 T
A T F 5 L4 11 4 3 L2
Q1 C1
10 0P
2、图2为数字衰减器的电路原理图，273为数控衰减器,5 伏电源经5K的电阻限流后接入273的1到5脚，6与10脚为 高频信号的通脚，7、8、9脚为接发脚，在第6脚需加一个 R13的电阻，C11与C12为耦合电容。1到5为数控衰减器的 外部控制线接口。
在国际卫星通信应用中, 低噪声放大器的主 要发展要求是改进性能和降低成本。由于国际通 信量年复一年地迅速增加, 所以必须通过改进低噪 声放大器的性能来满足不断增加的通信要求。因 此, 要不懈地不断努力去展宽带低噪声放大器的带 宽和降低其噪声温度。从经济观点出发, 卫星通信 整个系统的成本必须减少到能与海底电缆系统相 竞争。降低低噪声放大器的噪声温度是降低卫星 通信系统成本的一种最有效的方法, 因为地面站天 线的直径可以通过改善噪声温度性能而减小。
低噪声放大器是雷达、电子对抗及遥测遥控 接受系统等的关键部件。L、S波段低噪声放大器 一般用于遥测、遥控系统。在电子对抗、雷达侦 察中，由于要接收的信号的频率范围未知，其实 频率范围也是要侦察的内容之一，所以要求接收 机的频率足够宽，那么放大器的频率也要求足够 宽。而且，雷达侦察接收的是雷达发射的折射波， 是单程接收；而雷达接收的是目标回波，从而使 侦察机远在雷达作用距离之外就能提早发现雷达 目标。灵敏度高的接收机侦察距离就远，如高灵 敏度的超外差式接收机可以实现超远程侦察，用 以监视敌远程导弹的发射，所以，要增高侦察距 离，就要提高接收机灵敏度，就要求高性能的低 噪声放大器。
19 0
3、图3为的电路原理图，图中38X4为管， 控制电压经接口经L5加到管上，电压的大 小决定管的导通角的大小，从而改变信号 流的大小，达到控制C13后的信号强弱。
0 .4 5 x 2 x 4 T L5
C1 5
0 .1 u
R1 6
2K2
C1 4
100P
C1 2
A LC
C1 6 0 .1 u R1 5 2K2 C1 3 100P
+5V
R1 3 1 0K
R8 R9 R1 0 R1 1 R1 2 5K 5K 5K 5K 5K
ATT1 ATT2 ATT3 ATT4 ATT5
2
A T T1
3
A T T2
4
5
A T T8
A T T 16
Q4
C1 1
H2 7 3
C1 2
4 7P
1 00 P
1 F
F A T T4
8 GND
7 GND
6 GND
低噪声放大器的设计与应用
引言
放大器的应用在工业技术领域 中得到了广泛的认可，在许多场合 下需要将传感器得到的微弱电信号 放大来驱动相应的执行机构。比如 电子秤，压力传感器转化得到的电 信号十分微弱，不足以驱动相应的 显示功能和准确的被辨识，所以需 要放大器将此微弱的电信号进行放 大。
低噪声放大器说明
运算，对限幅电路进行控制。
方案设计
1、图1为低噪声管54143的电路原理图，图中C1
与 L1为前端匹配用调节元件，Q1为低噪声放大
管，L2为高频退耦电感。C2与C4均为高频退耦电
容，R5为限流电阻。 R4
R3
1K 2
R2
30 0
C3
10 K
R5
30
0.1 u
R1
50 C2
+5 V
15 P
C4 15 P
，降低低噪声模块的噪声电平，使整机的接收灵敏度提高。
• 3、放大管：进一步放大高频信号 。 • 4、限幅组件：包含由管组成压控的衰减电路（）以及由273组成的数
控衰减电路（）。
• 5、检波组件：由4003芯片构成的检波电路检测出模块的输出功率大
小。
• 6、限幅运算电路：根据检波组件对高频信号检测出的直流电压进行
低噪声放大器原理结构图
限幅运 算电路
检波组件
隔
低
放
限IN离噪大幅放
放
隔
大
大
离
OUT
器
声
管
组
管
管
器
管
件
ALC
低噪声放大器模块结构说明
• 1、隔离器：主要用于高频信号的单向输入，对于反向的高频信号进
行隔离，同时对各端口的驻波进行匹配。
• 2、低噪声管：54143，利用管子的低噪声特性，减少模块的内部噪声
噪声在通信信道中会使接收灵敏度降低，导
致同等功率条件下的通信距离缩短，或同等距离 条件下通信质量差。因此，降低通信机的噪声对 于通信系统来说有着重大的意义，而衡量噪声的 高低用噪声系数F来表示。低噪声放大器是一个多 级放大器，但是它不加功率管，不承受功率，在 整机中应用于对弱信号的放大。低噪声放大器中 采用高性能的低噪管，使得整机产生的噪声系数 非常低，特别是上行低噪放的作用尤其明显，上 行链路主要是为了使基站可以满意的接收上行信 号，必须能保证基站接收的灵敏度，这就要求直 放站上行的噪声系数要足够好。低噪主要功能： 调节，控点调节，通过监控步进衰减调节等功能。
C1 7
100P
R1J3? H MC3 8 X 4
680
J? H MC3 8 X 4
R1 4
100P
680
4、图4为检波电路，图中U8为检波芯片 4003，其检测范围为-450，信号输入为第 一脚，第7脚为检测输出脚，其余接线如图。
5、图5为限幅运算电路，检波组件的输出直流电压经R19进入U9A， 经过一级放大后再进入U9B进行比较，通过调整1与2可调电阻器，可 改变接口的输出直流电压，从而对限幅组件进行控制。
信道对信号传输的限制除了损耗和衰落之外， 另一个重要的限制因素是噪声与干扰。移动信道 中加性噪声（简称噪声）的来源是多方面的，一 般可分为①内部噪声；②自然噪声；③人为噪声； 内部噪声是系统设备本身产生的各种噪声。例如， 在电阻一类的导体中由电子的热运动所引起的热 噪声等。自然噪声和人为噪声为外部噪声。在移 动信道中，外部噪声的影响较大。人为噪声主要 是车辆的点火噪声。